(57)【要約】【課題】  プロセス・シミュレーションの不純物濃度分布及び形状計算結果を、デバイス・シミュレーション構造定義に反映させ、少ないプロセス・シミュレーション回数で効率良くプロファイル設定を行うデバイス・シミュレーション装置を提供する。【解決手段】  補間濃度分布算出部１５は、複数のプロセス・シミュレーションの結果から、不純物濃度分布の差分を求め、その差分情報を処理し補間データを作成する。そして、その補間データをデバイス・シミュレーション用に設定されたメッシュ情報上に展開する。デバイス特性シミュレーション部１６は、デバイス・シミュレーションを実行する。出力分１２は、実行結果について表示等の出力を行う。【選択図】        図１
2006012945.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
デバイスの電気的特性をシミュレーションするデバイスシミュレーション装置において、
前記デバイスへ不純物を注入した場合の不純物濃度分布のシミュレーションにより得られた少なくとも２種類の模擬不純物濃度分布を用いた補間により、前記デバイスにおける不純物濃度分布を補間濃度分布として算出する補間濃度分布算出部と、
前記補間濃度分布算出部が算出した補間濃度分布を用いて前記デバイスの電気的特性をシミュレーションするデバイス特性シミュレーション部と
を備えたことを特徴とするデバイスシミュレーション装置。
【請求項２】
前記補間濃度分布算出部は、
前記少なくとも２種類の模擬不純物濃度分布の差分に基づいて、補間濃度分布を算出することを特徴とする請求項１記載のデバイスシミュレーション装置。
【請求項３】
前記デバイスシミュレーション装置は、さらに、
前記少なくとも２種類の模擬不純物濃度分布をシミュレーションする模擬不純物濃度分布シミュレーション部を備え、
前記補間濃度分布算出部は、
前記模擬不純物濃度分布シミュレーション部がシミュレーションした模擬不純物濃度分布を用いて補間濃度分布を算出することを特徴とする請求項１または２記載のデバイスシミュレーション装置。
【請求項４】
デバイスの電気的特性をシミュレーションするデバイスシミュレーション方法において、
前記デバイスへ不純物を注入した場合の不純物濃度分布のシミュレーションにより得られた少なくとも２種類の模擬不純物濃度分布を用いた補間により、前記デバイスにおける不純物濃度分布を補間濃度分布として算出する工程と、
算出した補間濃度分布を用いてデバイスの電気的特性をシミュレーションする工程と
を備えたことを特徴とするデバイスシミュレーション方法。
【請求項５】
デバイスの電気的特性をシミュレーションするデバイスシミュレーションにおいて、
前記デバイスへ不純物を注入した場合の不純物濃度分布のシミュレーションにより得られた少なくとも２種類の模擬不純物濃度分布を用いた補間により、前記デバイスにおける不純物濃度分布を補間濃度分布として算出する処理と、
算出した補間濃度分布を用いてデバイスの電気的特性をシミュレーションする処理と
をコンピュータに実行させることを特徴とするデバイスシミュレーションプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デバイス・シミュレーション装置、デバイス・シミュレーション方法等に関し、特にＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ  Ｓｃａｌｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）のデバイス構造を基に電気的特性を模擬評価するデバイス・シミュレーション装置、デバイス・シミュレーション方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＬＳＩのデバイスの模擬試作を行って、プロセス条件とデバイス形状または不純物分布（プロファイル）との関係を見積もるプロセス・シミュレーションと、ＬＳＩのデバイス構造を基に電気的特性を模擬評価するデバイス・シミュレーションとを用いて、半導体プロセス・デバイス・シミュレーションを行っていた（例えば特許文献１）。
【０００３】
この際、デバイス・シミュレーションに必要なデータは、例えばイオン注入量を少し変えるだけの場合でもプロセス・シミュレーションにより作成していた。
【０００４】
また、ゲート酸化膜の膜厚のばらつきが、どの程度デバイス特性に影響を与えるかを調べる場合など、ほんのわずかな変動に対しても全てプロセス・シミュレーションを行う必要があった。
【０００５】
また、簡略的な手法として、デバイス・シミュレーションを行う際に不純物をガウス分布に仮定して不純物プロファイルを変更する手段も用いられていた。
【０００６】
また、一部の寸法のみを変更する場合、例えばゲート長を振るシミュレーションの場合には、ゲート長が所望の長さになる位置で切断／延長を行い、プロセス・シミュレーションのデータを得る手法が知られていた。
【特許文献１】特開２０００−２６９１０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、微細化に伴いデバイスの短チャネル効果が顕著となり、パンチスルーストッパとしてゲートをマスクとして斜め方向にパンチスルーストッパを打ち込むいわゆるＨａｌｏイオン注入が行われるようになり、ゲート直下での不純物の重なりが出てきて、単純な折り返しでは精度の高い計算が不可能になるという課題を有していた。
【０００８】
また、酸化膜膜厚のばらつきなどのように、小さな変動に対しても全てプロセス・シミュレーションを行う必要があったため、プロセス・シミュレーションの計算時間が大きいものとなってしまうという課題があった。
【０００９】
また、単純にガウス分布などで不純物を追加する手法では、不純物の増速拡散などの影響を取り込むことができず、不正確な不純物プロファイルしか得られないため、不正確なデバイス・シミュレーションしかできなくなってしまう。
【００１０】
また、不純物ドーズ量と閾値との関係をシミュレーションで求めるためには、殆ど同一のプロセス・シミュレーションを、例えば、１０水準行うなど、計算時間が極めて大きいものとなっていた。
【００１１】
更に、モンテカルロ法など精度の高い手段を用いた場合、プロセス・シミュレーションにかかる時間が極めて大きなものとなってくる、という課題を有していた。
【００１２】
そこで、本発明は、従来のこのような問題点を解決し、プロセス・シミュレーションの回数を最小限に保ちつつ、高精度のデバイス・シミュレーションを実行できるようにすることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明のデバイスシミュレーション装置は、
デバイスの電気的特性をシミュレーションするデバイスシミュレーション装置において、
前記デバイスへ不純物を注入した場合の不純物濃度分布のシミュレーションにより得られた少なくとも２種類の模擬不純物濃度分布を用いた補間により、前記デバイスにおける不純物濃度分布を補間濃度分布として算出する補間濃度分布算出部と、
前記補間濃度分布算出部が算出した補間濃度分布を用いて前記デバイスの電気的特性をシミュレーションするデバイス特性シミュレーション部と
を備えたことを特徴とする。
【００１４】
前記補間濃度分布算出部は、
前記少なくとも２種類の模擬不純物濃度分布の差分に基づいて、補間濃度分布を算出することを特徴とする。
【００１５】
前記デバイスシミュレーション装置は、さらに、
前記少なくとも２種類の模擬不純物濃度分布をシミュレーションする模擬不純物濃度分布シミュレーション部を備え、
前記補間濃度分布算出部は、
前記模擬不純物濃度分布シミュレーション部がシミュレーションした模擬不純物濃度分布を用いて補間濃度分布を算出する。
【００１６】
本発明のデバイスシミュレーション方法は、
デバイスの電気的特性をシミュレーションするデバイスシミュレーション方法において、
前記デバイスへ不純物を注入した場合の不純物濃度分布のシミュレーションにより得られた少なくとも２種類の模擬不純物濃度分布を用いた補間により、前記デバイスにおける不純物濃度分布を補間濃度分布として算出する工程と、
算出した補間濃度分布を用いてデバイスの電気的特性をシミュレーションする工程と
を備えたことを特徴とする。
【００１７】
本発明のデバイスシミュレーションプログラムは、
デバイスの電気的特性をシミュレーションするデバイスシミュレーションにおいて、
前記デバイスへ不純物を注入した場合の不純物濃度分布のシミュレーションにより得られた少なくとも２種類の模擬不純物濃度分布を用いた補間により、前記デバイスにおける不純物濃度分布を補間濃度分布として算出する処理と、
算出した補間濃度分布を用いてデバイスの電気的特性をシミュレーションする処理と
をコンピュータに実行させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のデバイスシミュレーション装置によれば、最小限度のプロセス・シミュレーションの結果からデバイス・シミュレーションに必要なプロファイル・構造情報を作り出すことができるため、計算時間の短縮できる。また、プロセス・シミュレーションの収束性の問題等に起因するトラブルは、最小限度のシミュレーション回数で行っていることから最小限度のリスクで済ませることができる。すなわち、相対的に収束性が高く、かつ高い精度で計算を行えるデバイスシミュレーション装置、デバイスシミュレーション方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
実施の形態１．
図１〜図５を用いて実施の形態１を説明する。
【００２０】
実施の形態１では、ＮＭＯＳ（Ｎ−ｔｙｐｅ  Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）デバイスの不純物プロファイル最適化のシミュレーションについて説明する。
【００２１】
図１は、実施の形態１に係るデバイス・シミュレーション装置１０の構成を示す図である。デバイス・シミュレーション装置１０は、入力部１１、出力部１２、記憶部１３、模擬不純物濃度分布シミュレーション部１４、補間濃度分布算出部１５、及びデバイス特性シミュレーション部１６を備える。
【００２２】
入力部１１は、デバイス・シミュレーションを行うためのデータ等の入力を受け付ける。
【００２３】
出力部１２は、シミュレーションの途中結果、最終結果等を出力し、ディスプレイ、プリンター等に出力する。
【００２４】
記憶部１３は、入力データや、計算結果を記憶する。
【００２５】
模擬不純物濃度分布シミュレーション部１４は、プロセス・シミュレーションを行う。模擬不純物濃度分布シミュレーション部１４は、少なくとも異なる２種類の条件における模擬不純物濃度分布のシミュレーションを行う。
【００２６】
補間濃度分布算出部１５は、差分を用いることにより補間データを作成する。補間濃度分布算出部１５は、模擬不純物濃度分布シミュレーション部１４がシミュレーションした模擬不純物濃度分布を用いて補間濃度分布を算出する。
【００２７】
デバイス特性シミュレーション部１６は、デバイス・シミュレーションを行う。デバイス特性シミュレーション部１６は、補間濃度分布算出部１５が算出した補間濃度分布を用いて、デバイスの電気的特性をシミュレーションする。
【００２８】
図２は、実施の形態１におけるＮＭＯＳ構造を示す図である。本実施の形態１において、不純物プロファイル最適化のシミュレーション対象となるデバイス構造は、図２のような不純物プロファイルを持っているものとする。
【００２９】
ゲート酸化膜１０２上には、ｎ型のポリシリコンゲート１０１が形成されている。ゲート酸化膜１０２の下側には、閾値調節のための硼素のイオン注入がなされている領域（以下、ＣＤ（Ｃｈａｎｎｅｌ  Ｄｏｐｅ）領域１０３と記す）が形成されている。また、短チャネル効果を緩和するため、ドレイン／ソース領域１０７に比べ、浅い不純物分布を持つイクステンション領域１０５が作成されている。また、ポリシリコンゲート１０１をマスクとして、Ｂ（硼素）を斜めからイオン注入することで作られる短チャネル効果防止用イオン注入領域（以下、Ｈａｌｏ領域１０４と記す）が形成されている。最後にサイドウォール領域１０６をマスクとしてドレイン／ソース領域１０７が形成されているものである。
【００３０】
このような構造について、ＣＤ領域１０３の硼素イオン注入量と、Ｈａｌｏ領域の硼素イオン注入を変数として、デバイス特性をシミュレーションした。
【００３１】
図３は、注入条件を示す表である。図３に示すように、プロセス・シミュレーションは、ＣＤ領域１０３として硼素イオンを注入量２ｅ１２ｃｍ−２でイオン注入したものを「標準条件」とした。また、１ｅ１３ｃｍ−２をイオン注入したものを「条件１」とした。また、標準条件に対しＨａｌｏ領域１０４の硼素イオンをドーズ量５ｅ１２ｃｍ−２としてイオン注入したものを「条件２」とした。
【００３２】
模擬不純物濃度分布シミュレーション部１４により、標準条件、条件１、条件２のしめて３水準のプロセス・シミュレーションを行う。水準数が少ないため高精度なモデルを用いることが可能となり、より精度の高いプロセス・シミュレーションを行うことができる。
【００３３】
このプロセス条件で得られたプロセス・シミュレーションの結果をもとに、補間濃度分布算出部１５により補間データを作成し、デバイス特性シミュレーション部１６によりデバイス・シミュレーションを行う。この、デバイス・シミュレーションを行う手順を以下に示す。
（１）まず、デバイス・シミュレーション用のメッシュを用意する。イオン注入工程のみを振っているため、デバイス形状は変化していない。そのため、ソース・ドレイン端でメッシュ密度を高くした通常のデバイス・シミュレーション用のメッシュを用いることができる。
（２）次に、このメッシュにプロセス・シミュレーションで得られた不純物分布をマッピングする。マッピングは先に計算した３水準のプロセス・シミュレーション結果に対して行う。
（３）次に、不純物の差分情報を作る。本実施の形態１では、メッシュ構造が同一となっている。このため、例えば（ｘ、ｙ）での不純物濃度の差分は、”標準条件の硼素濃度（ｘ、ｙ）−条件１の硼素濃度（ｘ、ｙ）”という形式で計算する。ゲート長が短い条件でＨａｌｏ注入をしたデバイスでは、ゲート下での左右の不純物の重なり合いが無視できない状態になっている。このような場合、Ｈａｌｏイオン注入に対しては、左右から差分プロファイルデータを重ねることで、Ｈａｌｏイオン注入の過小評価を防ぐことができる。
（４）次に、これら３水準のプロファイルデータから、プロファイルデータを補間により作成する。図４は、ＣＤ領域１０３への硼素の注入に関する補間を説明するための図である。横軸がＣＤ領域１０３への硼素の注入量を示す。縦軸は、対応するイオン濃度分布を示す。縦軸は一つの数値を表すのではなく、一つの濃度分布を表しているものとする。黒丸が既に取得しているイオン濃度分布、白丸が補間により求めるイオン濃度分布を示す。
図４に示すように、まず、ＣＤ領域１０３の不純物注入量についてのデータを補間する。データとして、２ｅ１２ｃｍ−２（標準条件）と１ｅ１３ｃｍ−２（条件１）のデータを元に不純物プロファイルを補間する。補完水準は任意の個数を選べるが、今回は２、４、６、８、１０ｅ１２ｃｍ−２の５水準について補間データを形成した。補間データは単純な比例計算が扱いやすいが、目的に応じ何らかの重み付けを成すなどの手法を用いるのも有効な手法である。図４に示す補間については、”標準条件の硼素濃度（ｘ、ｙ）−条件１の硼素濃度（ｘ、ｙ）”という形式で計算した配列は、ＣＤ領域１０３について２ｅ１２ｃｍ−２、Ｈａｌｏ領域１０４は、０ｃｍ−２（形成しない）と、ＣＤ領域１０３のみを１ｅ１３ｃｍ−２とＨａｌｏ領域１０４を０ｃｍ−２（形成しない）の差分（１ｅ１３−２ｅ１２＝８ｅ１２）についてのデータとする。硼素ドーズ量が８ｅ１２だけ違うプロセスシミュレーション結果で、硼素濃度は前記計算した配列であたえられる。メッシュは標準条件、条件１で同じであるため、ドーズ量のみが異なった場合の硼素不純物分布の配列が得られる。この配列は、硼素ドーズ量のみが異なっていることから、硼素ドーズ量で補間していくことが可能と考えて直線補間を行って別の硼素ドーズ量での不純物分布を算出している。
（５）次に、Ｈａｌｏ領域の不純物注入量についてのデータを補間する。図５はＨａｌｏ領域１０４への硼素の注入に関する補間を説明するための図である。横軸がＨａｌｏ領域１０４への硼素の注入量を示す。縦軸は、対応するイオン濃度分布を示す。縦軸は一つの数値を表すのではなく、一つの濃度分布を表しているものとする。黒丸が既に取得しているイオン濃度分布、白丸が補間により求めるイオン濃度分布を示す。データとして、０（Ｈａｌｏ注入なし）と、５ｅ１２ｃｍ−２（条件２）のデータを元に不純物プロファイルを補間する。補完水準は任意の個数を選べるが、今回は１、２、３、４、５ｅ１２ｃｍ−２の５水準について補間データを形成した。この場合の補間データを得る手段としては、直線補間が扱いやすいが、目的に応じ何らかの重み付けを成すなどの手法を用いるのも有効な手法である。
【００３４】
このように、差分データを元に補間データを作成できるようにすることで、デバイス・シミュレーションで閾値設定上の水準数を５水準、Ｈａｌｏイオン注入水準を５水準、締めて２５水準のデバイス・シミュレーションを行うためのデータがわずか３水準のプロセス・シミュレーションで得られることとなる。また、この手法を用いた場合、Ｈａｌｏイオン注入の重なりを無視することなく、より正確な計算が行えるようになった。なお、本実施の形態１では、メッシュ構造が同一となっているので、例えば（ｘ、ｙ）での不純物濃度の差分は”標準条件の硼素濃度（ｘ、ｙ）−条件１の硼素濃度（ｘ、ｙ）”という形式で計算した（ｘ、ｙ）の配列である。
【００３５】
さらに、Ｈａｌｏ部分や閾値調整部分の不純物プロファイルは、後工程のＳ／Ｄイオン注入による点欠陥起因の増速拡散の影響や、不純物の持つ電荷による不純物押し出し効果を受けている。ＣＤやＨａｌｏイオン注入に続きサイドウォール形成を行った後、標準条件、条件１、条件２について、Ｓ／Ｄイオン注入を行う。Ｓ／Ｄのイオン注入条件は、例えば砒素を２０ＫｅＶ、ドーズ量を２ｅ１５ｃｍ−２で行う。このとき、Ｓ／Ｄ領域近傍では、イオン注入により点欠陥が発生する。この状態で、Ｓ／Ｄの活性化アニールを行うと、点欠陥起因の増速拡散が発生するため、Ｓ／Ｄ近傍の不純物分布が大きく変化する。また、Ｓ／Ｄ近傍は高い濃度のＮ型となっているため、電気的にＮ型不純物を押し出し、Ｐ型不純物を引き込む現象が発生する。本実施の形態２では、このような影響も考慮された差分プロファイルを得ているので、ガウス分布等で設定した不純物追加手法に比べ正確な補間計算が可能となっている。
【００３６】
また、このデバイス・シミュレーションの実行に対しては、メッシュを固定しておく方が望ましい結果が得られる。メッシュを個々の場合に合わせて最適化して切り直した場合、デバイス・シミュレーションの結果は絶対値としてはより正確に計算できるようになるが、個々の条件を相対的に比較したい場合、メッシュの差異に起因したエラーがメッシュによって変ってしまうため、比較しにくくなるからである。
【００３７】
実施の形態２．
図６〜図９を用いて実施の形態２を説明する。
【００３８】
実施の形態２として、ＰＭＯＳ（Ｐ−ｔｙｐｅ  Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）構造の最適化のシミュレーションについて説明する。実施の形態２のデバイス構造は、図６のような不純物プロファイルを持っているものとする。
【００３９】
ゲート酸化膜２０２上にはＰ型のポリシリコンゲート２０１が形成されている。ゲート酸化膜２０２下側には、閾値調節のため燐のイオン注入がなされているＣＤ領域２０３が形成されている。また、短チャネル効果を緩和するため、ドレイン／ソース領域２０７に比べ、浅い不純物分布を持つイクステンション領域２０５が作成されている。このイクステンション領域２０５は、硼素をエネルギー０．５ｋｅＶ、ドーズ量１ｅ１４ｃｍ−２でイオン注入して得られている。また、ポリシリコンゲート２０１をマスクとして、砒素を斜めからイオン注入することで作られる短チャネル効果防止用のイオン注入領域であるＨａｌｏ領域２０４が形成されている。最後にサイドウォール領域２０６をマスクとしてドレイン／ソース領域２０７が形成されているものである。
【００４０】
硼素は、砒素と比べ拡散係数が大きいため、イクステンション領域２０５に硼素を使うＰＭＯＳでは短チャネル効果を抑えるためには砒素のＨａｌｏ領域２０４を作ることが効果的である。反面、Ｈａｌｏ領域２０４は、逆短チャネル効果を促進させることとなり、ＰＭＯＳの駆動能力を落とす副作用がある。従って、イクステンション領域２０５の硼素ドーズ量と、Ｈａｌｏ領域の砒素ドーズ量やイオン注入時の加速エネルギーを最適化することが重要な課題となる。
【００４１】
本実施の形態２での、少ないプロセス・シミュレーションの計算結果から他条件でのデバイス・シミュレーションを行う手法について述べる。
【００４２】
砒素のイオン注入エネルギーを変える場合、以下の手順で行うことができる。
（１）低加速、例えば２０ＫｅＶでイオン注入したプロファイルを、模擬不純物濃度分布シミュレーション部１４によるプロセス・シミュレーションより得る。
（２）高加速、例えば１００ｋｅＶでイオン注入したプロファイルを模擬不純物濃度分布シミュレーション部１４によるプロセス・シミュレーションより得る。前記の２０ＫｅＶで、例えば１ｅ１３の砒素を注入したデータを作る。１００ＫｅＶで、例えば１ｅ１３の砒素を注入したデータを作る。標準として、０のドーズ量のデータを作る。
（３）補間濃度分布算出部１５により差分を用いて補間をとることにより、この２つのプロファイルを補間する。もっとも簡単な方法としては、例えば６０ｋｅＶでのデータを補間で得る場合、２０ｋｅＶデータと１００ｋｅＶデータを足して２で割る単純補間によってプロファイルを得る方法を用いることも可能である。もちろん、分布関数などでもっと高度な補間技術を用いることは、特にこの場合には有効であろうと考えられるが、必須用件ではない。ここでは差分を用いた補間により、２０、４０、６０、８０、１００ｋｅＶでの５水準についてプロファイルデータを作成している。図７は、Ｈａｌｏ領域１０４への注入エネルギーとイオン濃度分布に関する補間を説明するための図である。横軸がＨａｌｏ領域１０４への砒素の注入エネルギーを示す。縦軸は、対応するイオン濃度分布を示す。縦軸は、一つの数値を表すのではなく、一つの濃度分布を表しているものとする。黒丸が既に取得しているイオン濃度分布、白丸が補間により求めるイオン濃度分布を示す。
（４）エネルギーについて補間を行ったデータに対して濃度についての補間を取る。図８は、エネルギーについて補間を行ったデータに対して濃度についての補間を取る場合を示す図である。図８は、横軸は砒素のドーズ量を示す。縦軸はイオン濃度分布を示す。縦軸は一つの数値を表すのではなく、一つの濃度分布を表しているものとする。黒丸が既に取得しているイオン濃度分布、白丸が補間により求めるイオン濃度分布を示す。
これは直線補間が効果的だと思われるが、目的によっては更に高度なフィッティング関数を用いてもよい。本実施の形態２では、境界条件として、砒素のイオン注入をしていないものをドーズ量０として扱っている。ここでは、模擬不純物濃度分布シミュレーション部１４によるプロセス・シミュレーションで得たプロファイルデータに対し、５水準の濃度データを補間により形成している。
（５）硼素によるイクステンション領域に対して濃度についての補間を取る。図９は、硼素をイクステンション領域へ注入する場合の補間を説明する図である。横軸は硼素のドーズ量を示している。縦軸はイオン濃度分布を示す。縦軸は一つの数値を表すのではなく、一つの濃度分布を表しているものとする。黒丸が既に取得しているイオン濃度分布、白丸が補間により求めるイオン濃度分布を示す。これは直線補間が効果的だと思われるが、目的によっては更に高度なフィッティング関数を用いてもよい。本実施の形態では、境界条件として、硼素のイオン注入をしていないものをドーズ量０として扱っている。
【００４３】
このように、各プロセス・シミュレーション結果をもとに補間していくことで、例えば、硼素のドーズ量を５水準、砒素のイオン注入量を５水準、砒素のイオン注入エネルギーを５水準とるためには、
（１）リファレンス用のプロファイル
（２）イクステンション領域２０５のドーズ量を変えたプロファイル
（３）低加速でのＨａｌｏ領域２０４をイオン注入したプロファイル
（４）高加速でのＨａｌｏ領域２０４をイオン注入したプロファイル
の４水準のプロファイルを作成すればよく、まともに総あたりでプロファイルを作った場合の１２５水準と比べ、１／３０程度のプロセス・シミュレーション負荷でシミュレーションが実行できた。
【００４４】
また、このデバイス・シミュレーションの実行に対しては、メッシュを固定しておく方が望ましい結果が得られる。メッシュを個々の場合に合わせて最適化して切り直した場合、デバイス・シミュレーションの結果は絶対値としてはより正確に計算できるようになるが、個々の条件を相対的に比較したい場合、メッシュの差異に起因したエラーがメッシュによって変ってしまうため、比較しにくくなるからである。
【００４５】
実施の形態３．
次に、図１０を用いて、実施の形態３を説明する。実施の形態３として、イクステンション領域の長さを最適化する手段について説明する。
【００４６】
実施の形態３に係るデバイス構造は、図１０のような不純物プロファイルを持っている。
【００４７】
ゲート酸化膜３０２上には、ポリシリコンゲート３０１が形成されている。ゲート酸化膜３０２下側には、閾値調節のため燐のイオン注入がなされているＣＤ領域３０３が形成されている。また、短チャネル効果を緩和するため、ドレイン／ソース領域３０４に比べ浅い不純物分布を持つイクステンション領域３０５が作成されている。イクステンション領域３０５のイオン注入条件は、硼素、１ｋｅＶ、１ｅ１４ｃｍ−２であり、ドレイン／ソース領域３０４のイオン注入条件は、硼素、４ｋｅＶ、５ｅ１５ｃｍ−２である。最後にサイドウォール領域３０６をマスクとして、ドレイン／ソース領域３０４が形成されているものである。イクステンション領域３０５を長く取ることで、短チャネル効果を抑制できるが、反面寄生抵抗が増大し、ＭＯＳの駆動能力低下が生じる。
【００４８】
この場合、以下のような手法を用いることで最適化が実現する。
（１）ドレインとイクステンションをイオン注入したプロファイルを模擬不純物濃度分布シミュレーション部１４により作る。
（２）ドレインのみをイオン注入したプロファイルを模擬不純物濃度分布シミュレーション部１４により作る。
（３）前記（１）のプロファイルと前記（２）のプロファイルの差分を補間濃度分布算出部１５により作る。これで、点欠陥起因の増速拡散の影響を含めたイクステンションのプロファイルと、ドレインのみのプロファイルが得られることとなる。すなわち、Ｓ／Ｄのイオン注入により、点欠陥が基板中に形成されるが、この点欠陥により増速拡散が生じる。従って、イクステンション領域３０５のみでプロセス・シミュレーションを行った場合と異なり、Ｓ／Ｄのイオン注入の影響が計算される。
（４）ドレインのみのプロファイルを横方向にシフトさせたものと、前記（３）で得られたイクステンションのプロファイルを足し合わせたプロファイルを作る。
【００４９】
これら（１）〜（４）の処理によって、２つのプロセス・シミュレーション結果だけでイクステンション長の最適化が可能となる。
【００５０】
また、このデバイス・シミュレーションの実行に対しては、メッシュを個々に再設定することが有効である。ソース／ドレイン端では強電界がかかっているため、メッシュ密度を上げておくことが必要となるためである。もちろん、デバイス・シミュレーションでこれらの電界強度依存性を持たないもののみを計算する場合にはこの限りではない。
【００５１】
以上、本発明を用いた実施の形態について述べたが、これはもちろん他の補間方法を併用することも可能であり、例えば熱拡散工程であれば、補間は指数的な扱いが適切になるであろうし、その他マスク位置等の最適化では実施の形態３．のようにプロファイルデータを平行移動させるなどの手段を用いることも差し支えない。また、酸化膜の厚さを変えるような場合でも、同様に補間することが可能である。この場合、メッシュ情報が変化することになるので、メッシュ依存性が発生しないよう、精密なメッシュを与えることが必要である。
【００５２】
実施の形態４．
図１１、図１２を用いて実施の形態４を説明する。実施の形態４は、実施の形態１に係るデバイス・シミュレーション装置１０の動作を、方法、プログラム及びプログラムを記録した記録媒体により実施する実施形態である。
【００５３】
前記の実施の形態１においては、デバイス・シミュレーション装置１０における各構成要素の動作は、互いに関連しており、動作の関連を考慮しながら、一連の動作として置き換えることができる。そして、このように構成要素の動作を一連の動作に置き換えることにより、方法の実施形態とすることができる。
【００５４】
図１１は、実施の形態１に示したデバイス・シミュレーション装置１０おける補間濃度分布算出部１５の動作、デバイス特性シミュレーション部１６の動作等を、一連の動作に置き換えて、方法の実施形態としたフローチャートを示す。
【００５５】
Ｓ１０１において、デバイスへ不純物を注入した場合の不純物濃度分布のシミュレーションにより得られた少なくとも２種類の模擬不純物濃度分布を用いた補間により、前記デバイスにおける不純物濃度分布を補間濃度分布として算出する。Ｓ１０２において、算出した補間濃度分布を用いてデバイスの電気的特性をシミュレーションする。
【００５６】
また、上記各構成要素の一連の動作を、各構成要素の処理と置き換えることにより、プログラムの実施形態とすることができる。すなわち、上記Ｓ１０１、Ｓ１０２の一連の動作を処理と置き換えることにより、「デバイス・シミュレーションプログラム」の実施形態とすることができる。また、「デバイス・シミュレーションプログラム」を、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録させることで、プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体の実施の形態とすることができる。
【００５７】
プログラムの実施の形態及びプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体の実施の形態は、すべてコンピュータで動作可能なプログラムにより構成することができる。
【００５８】
図１２は、実施の形態１に係るデバイス・シミュレーション装置１０の動作を、プログラムにより実行する、実施の形態４に係るコンピュータシステム４００の構成を示す。ＣＰＵ４１０（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）は、バス４１１を介して、磁気記憶装置４２０、モニタ４３１、キーボード４３２、マウス４３３、通信部４３４、プリンター出力部４３５、ＲＯＭ４４１（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、外部装置接続部４４２等が接続されている。また、磁気記憶装置４２０には、オペレーティングシステムであるＯＳ４２１、プログラム群４２２、ファイル群４２３が記憶されている。プリンター出力部４３５にはプリンター４３６が接続されている。また、通信部４３４はネットワーク（図示していない）と接続している。
【００５９】
プログラム群４２２は、ＣＰＵ４１０、ＯＳ４２１により実行される。また、外部装置接続部４４２には、光ディスクドライブ４４３が接続されている。プログラムを記録した光ディスク４４４（プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体の一例）、あるいは、プログラムに必要なデータを記録したデータ用の光ディスク４４５を、光ディスクドライブ４４３にセットして、磁気記憶装置４２０に記憶させることができる。あるいは、プログラムは、通信部４３４によりネットワークを経由して入力し、プログラム群４２２に記憶することも可能である。
【００６０】
プログラムの実施の形態及びプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体の実施の形態における各処理は、プログラムで実行されるが、このプログラムは、前述のように磁気記憶装置４２０に記録されている。そして、磁気記憶装置４２０からＣＰＵ４１０に読み込まれ、ＣＰＵ４１０によって、「デバイス・シミュレーションプログラム」の各処理が実行される。
【００６１】
また、ソフトウェア、あるいはプログラムは、ＲＯＭ４４１に記憶されたファームウェアで実行されても構わない。あるいは、ソフトウェアとファームウェアとハードウェアの組み合わせで「デバイス・シミュレーションプログラム」を実現しても構わない。
【００６２】
以上、実施の形態４に係るコンピュータシステム４００は、「デバイス・シミュレーションプログラム」により、シミュレーションを行う。したがって、専用装置を必要とすることなく、汎用のコンピュータシステムを用いてシミュレーションを行うことができる。
【００６３】
以上、実施の形態４に係るコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、「デバイス・シミュレーションプログラム」を記録するので、コンピュータシステムに「デバイス・シミュレーションプログラム」を容易に組み込むことができる。また、「デバイス・シミュレーションプログラム」の保管、管理を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】実施の形態１に係るデバイス・シミュレーション装置１０の構成図である。
【図２】実施の形態１におけるＮＭＯＳデバイスの断面図である。
【図３】実施の形態１における注入条件を示す図である。
【図４】実施の形態１におけるＣＤ領域１０３への硼素の注入に関する補間を説明するための図である。
【図５】実施の形態１における、Ｈａｌｏ領域１０４への硼素の注入に関する補間を説明するための図である。
【図６】実施の形態２におけるＰＭＯＳデバイスの断面図である。
【図７】実施の形態２におけるＨａｌｏ領域１０４への注入エネルギーとイオン濃度分布に関する補間を説明するための図である。
【図８】実施の形態２において、エネルギーについて補間を行ったデータに対して濃度分布についての補間を取る場合を示す図である。
【図９】実施の形態２において、硼素をイクステンション領域へ注入する場合の補間を説明する図である。
【図１０】実施の形態３におけるＭＯＳデバイスの断面図である。
【図１１】実施の形態４におけるデバイス・シミュレーション方法の工程を示すフローチャートである。
【図１２】実施の形態４に係るコンピュータシステム４００の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００６５】
１０  デバイス・シミュレーション装置、１１  入力部、１２  出力部、１３  記憶部、１４  模擬不純物濃度分布シミュレーション部、１５  補間濃度分布算出部、１６  デバイス特性シミュレーション部、１０１  ポリシリコンゲート、１０２  ゲート酸化膜、１０３  ＣＤ領域、１０４  Ｈａｌｏ領域、１０５  イクステンション領域、１０６  サイドウォール領域、１０７  ドレイン／ソース領域、２０１  ポリシリコンゲート、２０２  ゲート酸化膜、２０３  ＣＤ領域、２０４  Ｈａｌｏ領域、２０５  イクステンション領域、２０６  サイドウォール領域、２０７  ドレイン／ソース領域、３０１  ポリシリコンゲート、３０２  ゲート酸化膜、３０３  ＣＤ領域、３０４  ドレイン／ソース領域、３０５  イクステンション領域、３０６  サイドウォール領域、４００  コンピュータシステム、４１０  ＣＰＵ、４１１  バス、４２０  磁気記憶装置、４２１  ＯＳ、４２２  プログラム群、４２３  ファイル群、４３１  モニタ、４３２  キーボード、４３３  マウス、４３４  通信部、４３５  プリンター出力部、４３６  プリンター、４４１  ＲＯＭ、４４２  外部装置接続部、４４３  光ディスクドライブ、４４４，４４５  光ディスク。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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